CN101405944B - 一种ldpc码的纠删译码方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LDPC码的纠删译码方法,该方法包括:将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算的译码结果;根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。本发明还涉及一种LDPC码的纠删译码***和记录有LDPC码的纠删译码程序的计算机可读存储介质。应用本发明能够针对BEC信道进行LDPC码的纠删译码,提高了对BED信号传输数据的的纠错能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种纠删译码的方法及***,尤其涉及一种LDPC码的纠删译码方法及***。
发明背景
国际互联网(Internet)在日常生活中起到越来越重要的作用,它是一种典型的由二进制删除信道(BEC)构成的网络,为了使数据能够在Internet上更快更有效的传输,需要在基于BEC信道的Internet上应用快速大批量数据传输和纠错技术。
目前,在基于BEC信道的Internet网络的数据传输过程中,广泛应用的为前向纠错的低密度校检(LDPC)码。LDPC码主要包括两种类型:梯(StairCase)型码和三角(Triangle)型码。梯型码和三角型码是LDPC码走向实用化最典型的两类码。这两种码之所以得到广泛应用是因为它们的编码运算量小,其编码运算量的减少主要依赖于其校检矩阵中和校检比特对应的子矩阵具有特定的梯型或三角型结构。
但是,从译码角度来说,接收方进行纠错译码的方式主要包括硬译码和软译码。在BEC信道中,接收方的译码输入只有硬值,,无法采用常用的软译码算法,如和积译码算法(SPA)等进行译码。现有的硬译码算法,如比特翻转(BF)纠错算法,其运算量较大,并且纠错能力有限。
在BEC信道中,接收方对传输过来的数据包是否正确是已知的,接收方接收到的数据包只可能被确定为两种状况,即,传输过来的数据包是正确的或者是错误的。利用BEC信道中接收方接收到的数据的上述特点,可以采用纠删译码方式对接收到的数据进行译码,获得较好的译码性能,提高纠错能力。但是现有技术中还没有针对LDPC码的纠删译码算法。
可见,现有技术中使用BEC信道传输数据时,接收方对数据进行译码时,缺少纠删译码的方法,并且目前采用的硬译码方法运算量较大,较之纠删译码方法,其纠错能力有限。
发明内容
本发明实施例提供一种LDPC码的纠删译码的方法、***以及记录有LDPC码的纠删译码程序的存储介质,能够在BEC信道中针对LDPC码,采用纠删译码算法进行译码计算,提高对数据的纠错能力。
一种LDPC码的纠删译码方法,所述的方法包括:
将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;
对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算的译码结果;
根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果,具体包括:
若两次硬译码都成功,取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功;
若只有一次硬译码成功,取硬译码成功的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功;
若两次硬译码均失败,确定纠删译码失败。
一种LDPC码的纠删译码***,所述的***包括待译码字获取单元、硬译码运算单元和运算结果处理单元;其中:
待译码字获取单元,用于将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;
硬译码运算单元,用于对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算的译码结果;
运算结果处理单元,用于根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。
由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的LDPC码的纠删译码的方法、***以及记录有LDPC码的纠删译码程序的存储介质,能够针对BEC信道进行纠删译码算法,从而提高了对BEC信号传输数据的纠错能力。
另外,本发明实施例中的纠删译码方法采用的大数逻辑译码(MLD)方式,进一步降低了纠删译码的复杂度和运算量,从而进一步提高了在BEC信道中进行纠删译码的性能和吞吐量。
附图简要说明
图1为本发明实施例中LDPC码的纠删译码方法实施例一的流程图;
图2为本发明实施例中LDPC码的纠删译码方法实施例二的流程图;
图3为本发明实施例中LDPC码的MLD纠错译码方法实施例的流程图;
图4为本发明实施例中LDPC码的纠删译码***的结构图。
实施本发明的方式
本发明实施例是将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域(Galois Field)GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算;并根据硬译码结果确定纠删译码结果。
本发明实施例中的取反操作为:若码元的值为1,则经过取反操作后,该码元的值变为0;同理,若码元的值为0,则经过取反操作后,该码元的值变为1。
本发明实施例中LDPC码的纠删译码方法和***可以应用于任何BEC信道中,典型的应用为Internet网络数据传输过程中的BEC信道。
在本发明实施例中,纠删译码过程中使用的硬译码包括MLD纠错译码或者需要进行多次叠代的BF纠错译码等硬译码方式。由于MLD纠错译码的运算量相对较小,本发明实施例中优先使用MLD纠错码作为硬译码。
图1示出了本发明实施例中LDPC码的纠删译码方法实施例的流程。在本实施例中,对基于欧几里得有限域EG(m,2s)构造的LDPC码进行纠删译码,EG(m,2s)表示定义在GF(2s)上的m维空间。其中,纠删译码方法中采用的硬译码方法为MLD纠错译码。
步骤12:对第一个待译码字进行MLD纠错译码,得到第一个错误模式和第一个译码是否成功标志。
步骤14:对第二个待译码字进行MLD纠错译码,得到第二个错误模式和第二个译码是否成功标志。
步骤15:对两次MLD纠错译码是否成功进行判断,如果两次MLD纠错译码均成功,执行步骤16,否则,执行步骤17。
步骤16:取两次MLD纠错译码结果错误模式汉明重量(Hamming Weight)小的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。
步骤17:对两次MLD纠错译码中是否有一次成功进行判断,如果两次MLD纠错译码中有一次成功,执行步骤18,否则,执行步骤19。
步骤18:取MLD纠错译码成功的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。
步骤19:确定纠删译码失败。
图2示出了本发明实施例中LDPC码的纠删译码方法实施例二的流程。如图2所示,本实施例中LDPC码的纠删译码方法具体包括:
步骤21:取fi∈GF(2)为第一待译码字。
步骤22:对第一待译码字进行MLD纠错译码,得到第一错误样式和第一译码是否成功标志。
步骤24:对第二待译码字进行MLD纠错译码,得到第二错误样式和第二译码是否成功标志。
步骤25:对两次MLD纠错译码是否成功进行判断,如果两次MLD纠错译码均成功,执行步骤26,否则,执行步骤27。
步骤26:取两种错误样式中汉明重量最小的错误样式为纠删错误样式,将纠删错误样式和接收到的码字进行模2加,作为纠删译码结果,确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。
步骤27:对两次MLD纠错译码中是否有一次成功进行判断,如果两次MLD纠错译码中有一次成功,执行步骤28,否则,执行步骤29。
步骤28:取对应成功的MLD纠错译码的错误样式为纠删错误样式,将纠删错误样式和接收到的码字进行模2加,作为纠删译码结果,确定纠删译码成功。纠删译码流程结束。
步骤29:确定译码失败。
可见,本发明实施例中提供的纠删译码方法能够在BEC信道中进行纠删译码,提高了对BED信号传输数据的纠错能力。
本发明实施例中的纠删译码方法中使用MLD纠错译码作为硬译码,进一步降低译码的复杂度和运算量。
下面详细说明本发明实施例中MLD纠错译码方法。
图3示出了本发明实施例中LDPC码的MLD纠错译码方法实施例的流程。在本实施例中,MLD纠错译码为基于有限域EG(m,2s)构造的LDPC码的MLD纠错译码,其译码流程具体包括:
步骤31:将接收到的码字和LDPC码的对应校检矩阵HT相乘,得到伴随序列s1,s2,…sJ。
步骤32:从伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列。
其中,错误比特对应的伴随序列是由校检矩阵中矩阵元素值为1且其列号与错误比特的序号相同的矩阵元素的行号构成。
步骤33~步骤35:依次判断每个伴随序列中的值为1的伴随元素的数量是否为一半以上,如果是,则该伴随序列对应的错误比特值为1;否则值为0。
对错误图样中的任一个错误比特ei的纠错即是选取错误比特对应的几个如果其中有一半以上为1,则ei=1,否则ei=0。具体可以为:设当前处理的错误图样中的错误比特为第i个比特,则其对应的伴随序列中的各个伴随元素索引为H中某些行的索引,该行的第i个元素为1。
下面以EG(m,2s)(m=2,s=2)的情况为例,对MLD纠错译码流程进行详细说明。
该LDPC码实际上是生成多项式为g(x)=x8+x7+x6+x4+1的(n,k,dmin)=(15,7,5)的循环码。
首先对y0进行纠错,即要计算y0的错误图样e0。取H中hi,0=1的所有行向量,共个,即H中的前4行。将接收序列和这4个行向量分别作GF(2)域的点积,得到s1,s2,s3,s4。如果s1,s2,s3,s4中有一半以上为1,则e0=1,否则e0=0。
类似的,可以进行其它位置的纠错操作,即,可以按照同样的方法对y1…y14的各个位置进行纠错操作。
由上述过程可以看出,本发明实施例中的MLD纠错译码的运算量较小,以中等码长参数m=2,s=6为例,MLD译码算法平均到H中每一个元素1上的运算量仅为2次加法,明显降低了硬译码的复杂度和运算量,从而进一步降低了纠删译码的运算量,提高了在BEC信道中进行纠删译码的性能和吞吐量。
下面基于上述纠删译码方法,对本发明实施例中LDPC码的纠删译码***进行详细说明。
图4示出了本发明实施例中LDPC码的纠删译码***的结构。如图4所示,LDPC码的纠删译码***包括待译码字获取单元、硬译码运算单元和运算结果处理单元。
待译码字获取单元,用于将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;
硬译码运算单元,用于第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算结果;
运算结果处理单元,用于根据硬译码运算结果确定纠删译码结果。
其中,运算结果处理单元进一步包括译码判断模块和结果处理模块。
译码判断模块,用于确定硬译码运算结果中硬译码成功的数量。
结果处理模块,用于根据硬译码成功的数量,确定纠删译码结果。其中,所述结果处理模块包括:当两次硬译码成功时,确定两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应硬译码结果为纠删译码结果的单元;当只有一次硬译码成功时,确定成功的硬译码结果为纠删译码结果的单元;当两次硬译码均失败时,确定纠删译码失败的单元。
在本实施例中,硬译码运算为大数逻辑纠错译码运算。硬译码运算单元进一步包括伴随序列生成模块、错误比特对应的伴随序列生成模块和错误图样处理模块。
伴随序列生成模块,用于将接收到的码字和LDPC码的校检矩阵HT相乘,生成伴随序列。
错误比特对应的伴随序列生成模块,用于从伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列。
错误图样处理模块,用于根据错误比特对应的伴随序列中的各个伴随元素确定所述的错误比特的值。
可见,本发明提供的LDPC码的纠删译码方法及***能够针对BEC信道的基于有限域构造的LDPC码的纠删译码算法,提高了***的纠错能力,从而也提高了***的性能和吞吐量。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种低密度校检LDPC码的纠删译码方法,所述纠删译码方法用于二进制删除信道BEC,其特征在于,所述的方法包括:
将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;
将接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;
对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算的译码结果;
根据硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果,具体包括:
若两次硬译码都成功,取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功;
若只有一次硬译码成功,取硬译码成功的对应译码结果为纠删译码结果,并确定纠删译码成功;
若两次硬译码均失败,确定纠删译码失败。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算获得硬译码运算的译码结果具体包括:
对所述第一个待译码字和所述第二个待译码字分别进行硬译码运算,分别得到第一个错误模式、第一个译码是否成功标志和第二个错误模式、第二个译码是否成功标志。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述取两次硬译码结果错误模式汉明重量小的对应译码结果为纠删译码结果具体包 括:
取两种错误样式中汉明重量最小的错误样式为纠删错误样式,将纠删错误样式和接收到的码字进行模2加后作为纠删译码结果;
所述取硬译码成功的对应译码结果为纠删译码结果具体包括:
取对应成功硬译码的错误样式为纠删错误样式,将纠删错误样式和接收到的码字进行模2加后作为纠删译码结果。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的硬译码运算为大数逻辑MLD纠错译码运算。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的大数逻辑纠错译码运算具体包括:
将接收到的码字和LDPC码的校检矩阵HT相乘,得到伴随序列;
从所述的伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列;
如果伴随序列中值为1的伴随元素的数量为一半以上,则所述伴随序列对应的的错误比特的值为1;否则为0。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列具体包括:
选取所述校检矩阵中矩阵元素值为1且其列号与所述错误比特的序号相同的矩阵元素的行号构成伴随序列。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述纠删译码方法包括应用于二进制删除信道的纠删译码方法。
8.一种低密度校检LDPC码的纠删译码***,所述纠删译码***用于二进制删除信道BEC,其特征在于,包括:
待译码字获取单元,用于将接收到的码字中各删除位置的值设置为只有两个元素的迦洛华域GF(2)中的值,生成第一个待译码字;将 接收到的码字中各删除位置的值设置为所述第一个待译码字所设置的值取反的值,生成第二个待译码字;
硬译码运算单元,用于对所述第一个待译码字和第二个待译码字分别进行硬译码运算,获得硬译码运算结果;
运算结果处理单元,用于根据所述硬译码运算的译码结果确定纠删译码结果。
9.如权利要求8所述的***,其特征在于,所述的运算结果处理单元包括:
译码判断模块,用于确定所述硬译码运算结果中硬译码成功的数量;
结果处理模块,用于根据所述硬译码成功的数量,确定纠删译码结果。
10.根据权利要求9所述的***,其特征在于,所述结果处理模块包括:当两次硬译码成功时,确定两次译码结果错误模式汉明重量小的对应硬译码结果为纠删译码结果的单元;当只有一次硬译码成功时,确定成功的硬译码结果为纠删译码结果的单元;当两次硬译码均失败时,确定纠删译码失败的单元。
11.如权利要求8所述的***,其特征在于,所述的硬译码运算单元包括:
伴随序列生成模块,用于将接收到的码字和LDPC码的校检矩阵HT相乘,生成伴随序列;
错误比特对应的伴随序列生成模块,用于从所述伴随序列中选取错误图样的各个错误比特对应的伴随序列;
错误图样处理模块,用于根据所述错误比特对应的伴随序列中的各个伴随元素确定所述的错误比特的值。
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